一種具備高導電率高機械強度的電極漿料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料技術領域，具體涉及可用于制備超級電容器以及鋰離子電池的一種具備高導電率高機械強度的電極漿料。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有的技術領域中，對于鋰離子電池以及超級電容器的制備過程中，需要將正負極活性物質(zhì)用粘合劑粘在鋁和/或銅集流體表面上，其中，粘合劑的粘結(jié)力以及電導率對電池和電容器的性能具有決定性的影響。
[0003]通常采用的含氟聚合物粘合劑(又稱PVDF粘合劑，如將聚偏二氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮溶劑制成的聚合物制備的粘合劑)是一種在鋰離子電池、超級電容系統(tǒng)中被廣泛接受作為粘接劑的材料，其粘接效果好，質(zhì)量可控，性能穩(wěn)定；而另一種常用的粘合劑是SBR/CMC水溶液體系粘合劑，這種粘合劑成本低、無污染在水系電解液中具有良好的分散能力和結(jié)合力，適合于在水系超級電容器或鎳氫電池等中使用。然而這兩種粘合劑溶液本身不導電，需要添加不溶的碳粉材料作為導電劑，這使得粘合劑漿料會隨時間而分層沉淀，導致電池/電容器接觸電阻隨使用時間而增大，并且溶液內(nèi)摻雜的碳粉顆粒如導電炭黑會嚴重影響活性材料和金屬片之間的附著力、抗拉伸強度等機械屬性，嚴重影響器件的倍率性以及耐沖擊性，這一點在SBR/CMC水溶液體系粘合劑中表現(xiàn)得較為明顯，而在含氟聚合物類粘合劑中雖然情況較好但依然存在，另外，這一類有機系粘合劑還存在這使用成本高，在生產(chǎn)、加工過程中或多或少存在著一定程度的污染問題的缺陷，且其膠層的機械強度和均勾性存在一定矛盾。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種具備高導電率高機械強度的電極漿料，這種粘合劑具有導電性優(yōu)異，散熱性好，具有可調(diào)節(jié)的透光性及良好的延展性與彈性，同時這種粘合劑制備方法簡單，易實現(xiàn)工業(yè)化，可用以彌補上述現(xiàn)有技術的不足。
[0005]本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]—種具備高導電率高機械強度的電極漿料，包括以下質(zhì)量份的原料:
[0007]CMC:1 質(zhì)量份
[0008]PED0T:PSS 粉末:0.5 質(zhì)量份
[0009]活性物質(zhì):10?12質(zhì)量份
[0010]SBR:0.5 ?1.2 質(zhì)量份
[0011]其制備方法為:
[0012]取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分數(shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60°C并保持，在60°C的恒溫條件下加入PH)0T:PSS粉末，利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后加入球磨機或者其他滾動攪拌器中，并加入活性物質(zhì)及鋼珠攪拌1小時攪拌完成后加入SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0013]本發(fā)明的粘合劑在使用時，取集流體(鋁箔，銅箔)，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂，然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀刮涂在集流體表面，然后將刮涂完成后的集流體置于150°C的對流烘箱中干燥30分鐘即可。
[0014]在本發(fā)明中，所述活性物質(zhì)為超級電容器或鋰離子電池電極上附著的儲能物質(zhì)，具體為石墨、活性炭、LiMn204、LiCo02、LiNi02、贗電容材料中的一種。
[0015]在本發(fā)明中，制作器件時需要將活性物質(zhì)與粘合劑充分混合并粘在集流體(鋁箔，銅箔)上，并且要摻入一定數(shù)量的導電物質(zhì)使活性物質(zhì)漿料與集流體形成高電導率的歐姆接觸。
[0016]有益效果:本發(fā)明使用導電聚合物PED0T:PSS替代碳粉材料在SBR/CMC水系粘結(jié)劑中作為導電劑，具有良好的水溶性，電導率超過碳粉材料，可有效降低電池、超級電容器極片的接觸電阻，提高器件耐大電流紋波性能；同時其長鏈分子結(jié)構(gòu)易與漿料內(nèi)的活性物質(zhì)物理結(jié)合，使涂敷在集流體上的電極楽■料有更尚的附著力，抗拉伸強度，從而提尚超級電容，電池的倍率性和抗物理沖擊性。
【具體實施方式】
[0017]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0018]實施例一:
[0019]a、制備鋰離子電池的正極
[0020]先用去離子水稀釋1質(zhì)量份的CMC得到1.5% CMC水溶液，然后在60°C的恒溫下加入0.5質(zhì)量份的純凈PEDOT: PSS粉末利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時；然后把12質(zhì)量份的LiCo02粉末加入溶液，并在其中加入鋼珠，然后放入球磨機中進行濕式球磨1小時，最后加入1質(zhì)量份的SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0021]取鋰離子電池專用銅箔，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂。然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀涂在上面。然后將樣品置于150°C對流烘箱中干燥30分鐘，得到鋰離子電池正極。
[0022]b、制備鋰離子電池的負極
[0023]先用去離子水稀釋1質(zhì)量份的CMC得到1.5% CMC水溶液，然后60度恒溫下加入
0.5質(zhì)量份的純凈PED0T:PSS粉末利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后把10質(zhì)量份的MCMB 10-28石墨加入溶液，并在其中加入鋼珠然后放入球磨機中進行濕式球磨1小時。最后加入1.2質(zhì)量份的SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0024]取鋰離子電池專用銅箔，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂。然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀涂在上面。然后將樣品置于150°C對流烘箱中干燥30分鐘，得到鋰離子電池負極。
[0025]實施實例二:
[0026]制備雙電層型超級電容器的正負極
[0027]先用去離子水稀釋1質(zhì)量份的CMC得到1.5% CMC水溶液，然后60度恒溫下加入
0.5質(zhì)量份的純凈PEDOT:PSS粉末利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后把10質(zhì)量份的超級電容器用活性炭粉末加入溶液；再在其中加入鋼珠然后放入球磨機中進行濕式球磨1小時，最后加入0.8質(zhì)量份的SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0028]取超級電容器專用鋁箔，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂。然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀涂在上面。然后將樣品置于150°C對流烘箱中干燥30分鐘，得到雙電層型超級電容器正極或負極。
[0029]實施實例三:
[0030]a、制備贗電容型超級電容器的正極
[0031]先用去離子水稀釋1質(zhì)量份的CMC得到1.5% CMC水溶液，然后60度恒溫下加入
0.5質(zhì)量份的純凈PED0T:PSS粉末利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后把10質(zhì)量份的超級電容器用活性炭粉末加入溶液；并在其中加入鋼珠然后放入球磨機中進行濕式球磨1小時，最后加入0.5質(zhì)量份的SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0032]取超級電容器專用銅箔或鋁箔，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂。然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀涂在上面。然后將樣品置于150°C對流烘箱中干燥30分鐘，得到贗電容型超級電容器正極。
[0033]b、制備贗電容型超級電容器的負極
[0034]先用去離子水稀釋1質(zhì)量份的CMC得到1.5% CMC水溶液，然后60度恒溫下加入
0.5質(zhì)量份的純凈PED0T:PSS粉末利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后把10質(zhì)量份的活性炭粉末加入溶液；再在其中加入鋼珠然后放入球磨機中進行濕式球磨1小時。最后加入0.5?1.2質(zhì)量份的SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。
[0035]取超級電容器專用銅箔或鋁箔，用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂。然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有200 μπι間隙的刮刀涂在上面。然后將樣品置于150°C對流烘箱中干燥30分鐘，得到贗電容型超級電容器負極。
[0036]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種具備高導電率高機械強度的電極漿料，其特征在于，包括以下質(zhì)量份的原料: CMC:1質(zhì)量份 PEDOT:PSS粉末:0.5質(zhì)量份 活性物質(zhì):10?12質(zhì)量份 SBR:0.5?1.2質(zhì)量份 所述活性物質(zhì)為超級電容器或鋰離子電池電極上附著的儲能物質(zhì)，具體為石墨、活性炭、LiMn204、LiCo02、LiNi02、贗電容材料中的一種； 其制備方法為: 取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分數(shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60°C并保持，在60°C的恒溫條件下加入PH)0T:PSS粉末，利用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌分散2小時，然后加入球磨機或者其他滾動攪拌器中，并加入活性物質(zhì)及鋼珠攪拌1小時攪拌完成后加入SBR，在真空條件下，保持15轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速低速攪拌30分鐘后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。2.根據(jù)權利要求1所述的一種具備高導電率高機械強度的電極漿料，其特征在于，使用時，取集流體用甲苯擦拭表面，除去表面的油脂，然后將已分散均勻的漿料利用一個帶有.200 μπι間隙的刮刀刮涂在集流體表面，然后將刮涂完成后的集流體置于150°C的對流烘箱中干燥30分鐘即可。
【專利摘要】一種具備高導電率高機械強度的電極漿料，先用CMC制得1.5％CMC水溶液；然后加入導電劑PEDOT:PSS分散均勻，再加入超級電容器用電極材料，使用公自轉(zhuǎn)混料機攪拌均勻后，在得到的混合物中加入SBR。真空低速攪拌后得到混合了粘結(jié)劑的電極漿料。該工藝使用水系粘接劑粘度高且無毒無污染。導電劑PEDOT:PSS在水中穩(wěn)定不分層且電導率遠高于傳統(tǒng)的導電劑如乙炔黑等。應用該粘結(jié)劑的電池、超級電容器極片，接觸電阻小，剝離強度高。該工藝會明顯提高電池、電容器產(chǎn)品的耐物理沖擊性和耐電流紋波性。
【IPC分類】H01G11/38, H01M4/04, H01G11/86, H01M4/62
【公開號】CN105428083
【申請?zhí)枴緾N201511027045
【發(fā)明人】楊暢, 蔡錦豐, 詹慧文
【申請人】益陽市萬京源電子有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月30日